La sp ciation en solution avec PHREEQC : un peu de th orie et quelques r sultats

1. La spéciation en solution avec PHREEQC : un peu de théorie et quelques résultats Frédéric Feder – le 4 juillet 2005 AO GESSOL 2 : « Recyclage agricole des déchets organiques dans les sols tropicaux : quel impact sur les transferts d'éléments traces métalliques (île de La Réunion) ? »

2. PHREEQC, qu’est-ce que c’est ?À quoi cela sert-il ? Petite présentation Plus de précisions sur la spéciation en solution Exemple Et pour les ETM ?

3. Quelques mots… PHREEQC est un programme écrit en C par David L. Parkhurst et C.A.J. Appelo* ; il est diffusé par l’US geological survey. PHREEQC est utilisé pour simuler des réactions chimiques et du transfert dans des eaux naturelles et polluées. Les premières versions remontent à 1980 (PHREEQE, Parkhurst et al.). Il est suivi et en constante amélioration. Aujourd’hui, il dispose d’une interface intuitive sous window$. Son code source est gratuit et disponible. Cela en fait une référence !

5. Les possibilités de PHREEQC Il permet notamment : de calculer la spéciation des espèces chimiques dans une solution aqueuse ainsi que les indices de saturation des minéraux ; de simuler pour les gaz, les phases solides et aqueuses, à différentes températures, des réactions chimiques (précipitation, dissolution…) en batch ou avec du transport en 1D (convection, dispersion) ; de tenir compte de lois cinétiques dans certaines réactions ; de simuler des réactions de surface (adsorption et complexation) ; d’utiliser également certains isotopes : 2H, 13C, 18O, 34S et 87Sr.

6. PHREEQC, qu’est-ce que c’est ?À quoi cela sert-il ? Petite présentation Plus de précisions sur la spéciation en solution Exemple Les possibilités de PHREEQC version 2 Et pour les ETM ?

7. La spéciation en solution Ca2+ + SO42- ? CaSO4 K est la constante d’équilibre de cette réaction : À l’équilibre et pour une température et pression donnée, on a : où ai est l’activité de l’espèce i telle que ai = gi mi Idéalement, la quantité « efficace » de l’espèce i dans le système correspond au nombre de moles de ce constituant (loi de Raoult). Dans les cas réels, la quantité « efficace » peut être notablement différente ; on ne peut plus considérer que gi = 1. Ce coefficient d’activité gi traduit les interactions entre l’espèce i et les autres constituants du système.

8. Le coefficient d’activité gi PHREEQC utilise l’équation de Debye-Hückel pour calculer les gi et donc la distribution de toutes les espèces en solution. est la force ionique de la solution (<1) ; zi est la charge de l’ion i ; A et B sont constants et ne dépendent que de la température ; ai0 est un paramètre représentant la taille de l’ion en solution ; bi est une constante qui représente l’écart à la loi de debye-Hückel.